Бортовые вычислительные комплексы / курсач / Пособие / um_03

Типовые профили полета

НИЛ САПР-Д

Существуют два основных типа профиля пролета. Профиль считается простым, если самолет набирает заданную высоту, совершает на ней полет до заданного пункта, а затем снижается и производит посадку, и переменным, если высота полета в пути меняется один или несколько раз.

Любой профиль полета можно представить как последовательность характерных участков, режимы полета на которых резко отличаются один от другого. Например, при обычном перелете из одной точки в другую таких участков получается всего три: набор высоты, крейсерский режим (горизонтальный полет или полет с постепенным на-бором высоты за счет выработки топлива) и снижение (рисунок 1, а). В других случаях по тактическим соображениям профиль полета может иметь другую, более сложную конфигурацию (рисунок 1, б, в).

Рисунок 1 – Варианты профилей полета

Однако во всех случаях будут иметь место именно три указанных характерных участка, из которых может быть набран любой профиль полета. Далее проанализируем каждый из этих характерных участков.

Взлет и набор высоты

Каждый полет начинается со взлета. Взлет представляет собой один из видов неустановившегося полета. Взлет самолета может быть с разбегом или вертикальным. Большинство современных самолетов способно совершать взлет лишь с разбегом. В случае вертикального взлета самолет должен иметь силовую установку, которая создавала бы тягу (вертикальную силу), превышающую вес самолета.

Взлетом называется ускоренное движение самолета от момента начала разбега до набора высоты 25 м. Нормальный взлет состоит из трех этапов (Рисунок 2 ): разбега, отрыва и разгона с подъемом.

Рисунок 2 – Профиль взлета самолета

Разбег - это начальный период взлета, представляющий собой ускоренное движение самолета по земле, необходимое для приобретения такой скорости, при которой крыло создает подъемную силу, способную оторвать самолет от земли.

Момент отделения самолета от земли называется отрывом. Подъемная сила самолета становится несколько больше силы веса, и самолет, оторвавшись от земли, продолжает разгон скорости и переходит в набор высоты.

Набором высоты называется полет по наклонной траектории с увеличением высоты полета. Набор высоты осуществляется после взлета до высоты круга (H = 400 м) и далее от высоты круга до высоты заданного эшелона полета по маршруту. Наиболее продолжительным участком траектории набора является набор высоты от высоты круга до высоты эшелона полета по маршруту. В процессе набора высоты осуществляется разгон самолета до заданной скорости полета по маршруту.

Горизонтальный полет

Основная часть полета самолета происходит при горизонтальном полете на крейсерском режиме. Максимальная дальностьполета достигается при полете на высотах, близких к практическому потолку, который при прочих равных условиях определяется полетным весом самолета.

Так как вес самолета в полете уменьшается, то практический потолок самолета увеличивается, километровый расход топлива уменьшается пропорционально полетному весу. Таким образом, по мере выгорания топлива возможно постоянно увеличивать высоту полета и уменьшать

километровые расходы топлива, что в конечном итоге увеличивает практическую дальность полета.

Полет с постепенным набором высоты для достижения минимальных километровых расходов топлива и максимальной дальности называется полетом «по потолкам» (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Полет «по потолкам»

Снижение и посадка

Снижение полет самолета по наклонной траектории с работающими двигателями с потерей высоты. Наиболее продолжительным участком является снижение с высоты эшелона до высоты круга. С высоты круга самолет снижается до ВПП. В процессе снижения скорость самолета изменяется (увеличивается н уменьшается в зависимости от программы снижения), скорость полета самолета на высоте круга, а м более посадочная скорость меньше скорости полета по маршруту. Сравнительно небольшие наборы высоты и снижения выполняются смене эшелонов полета

Посадка является завершающим этапом полёта и представляет собой замедленное движение самолета с высоты 25 м до полной остановки после пробега по земле. Посадка самолета, как правило, состоит из следующих этапов (Рисунок 4):

-планирования (снижения);

-выравнивания;

-выдерживания;

-приземления;

- пробега.

Рисунок 4 – Профиль посадки самолета

Предпосадочное планирование выполняется с выпущенными шасси и закрылками (щитками), поэтому аэродинамическое качество невелико. Угол планирования и вертикальная скорость при этом значительно увеличиваются, что усложняет технику выполнения выравнивания. Выравнивание представляет собой процесс перехода от прямолинейного равномерного снижения к траектории горизонтального полета в конце выравнивания. При подходе к высоте начала выравнивания летчик, отклоняя ручку управления на себя, увеличивает угол атаки самолета, создавая тем самым дополнительную подъемную силу, которая искривляет траекторию.

Выдерживание производится для уменьшения скорости до посадочной и представляет собой торможение самолета в горизонтальном полете При этом самолет летит горизонтально, а скорость полета уменьшается из-за лобового сопротивления.

Пробег самолета является заключительным этапом посадки. После касания земли самолет совершает пробег на основных колесах шасси (для самолетов с носовым колесом), после чего летчик плавно опускает носовое колесо и начинает торможение основных колес.

Профили полета самолёта сильно зависят от самого типа самолета и характеристики его летного задания. Далее по тексту рассмотрены наиболее типовые профили как гражданских, так и разных видов военных самолетов.

2 Профиль полета магистральных самолетов

Магистральные самолеты делятся на: дальние магистральные самолеты (ДМС); средние магистральные самолеты (СМС); ближние магистральные самолеты (БМС) и самолеты местных воздушных линий (МВЛ) как пассажирского, так и транспортного назначения.

Дальние магистральные самолеты с дальностью полета до 8 - 12 тыс. км. Эти самолеты, как правило, 4-х двигательные, большой пассажировместимости и грузоподъемности, должны иметь пилотажнонавигационные комплексы (ПНК), обеспечивающие полеты над безориентирной местностью и водными поверхностями горизонтального, вертикального и продольного эшелонирования, иметь средства дальней радиосвязи. Системы энергоснабжения этих самолетов должны обеспечивать электропитание потребителей 1-й категории в течении 4-х - 6-ти часов полета.

Средние магистральные самолеты с дальностью полета 3 - 5 тыс. км. Это обычно 3-х и 2-х двигательные самолеты, с числом пассажиров 150 - 250 человек или полезной нагрузки 10 20 тонн. Они должны иметь ПНК, обеспечивающие полеты в зонах с плотным воздушным движением, включать в свой состав системы предупреждения столкновений самолетов в воздухе, должны быть построены с учетом обеспечения малой погрешности времени прибытия в заданный пункт маршрута и также иметь полный набор средств развлечения пассажиров.

Ближние магистральные самолеты с дальностью полета 1 - 3 тыс. км, 2- х двигательные, с числом пассажиров до 150 человек, летающие, как правило, по оборудованным трассам, могут не иметь средств дальней навигации и радиосвязи.

Самолеты местных воздушных линий с дальностью полета до 1000 км, 2-х двигательные, летающие по оборудованным трассам, должны иметь минимальный состав оборудования, обеспечивающий полеты в этих условиях. Такие самолеты при регулярном использовании на дальностях до 300 км, могут не иметь автопилотов или систем автоматического управления поле.

Профиль полета магистрального самолета представляет собой один из наиболее простых вариантов профилей. Он состоит из следующих характерных этапов: (0-1) запуск двигателей и взлет, (1-2) набор высоты, (2- 3) крейсерский полет, (3-4) режим ожидания, (4-5) снижение перед посадкой, (5-6) посадка и руление.

Типовой профиль полета для магистрального самолета представлен на рисунке 5

Рисунок 5 - Типовой профиль полета магистрального самолета

Главной особенностью полетов магистральных самолетов является наличие участка ожидания захода на посадку. Это связано с применением системы эшелонирования из-за большой загруженности аэропортов.

Зона ожидания — воздушное пространство установленного размера, предназначеное для ожидания воздушным судном своей очереди для захода на посадку или подхода в район аэродрома.

Полет в зоне ожидания выполняется на определенном уровне заданном диспетчером. Интервалы между воздушными судами по вертикали выдерживаются согласно правилам эшелонирования. На одном уровне в один момент времени может находиться только одно воздушное судно. По указанию органа управления воздушным движением, во время полета в зоне ожидания может выполняться снижение или набор высоты.

Существует 3 основных схемы входа в зону ожидания (Рисунок 6).

Рисунок 6 – Схемы входа в зону ожидания

1. Параллельный (Рисунок 6, а). После выхода на контрольную точку выполняется разворот для следования от контрольной точки параллельно линии пути удаления в течение установленного времени (на

установленное расстояние), затем выполняется разворот на стороне ожидания для выхода на линию пути приближения или на контрольную точку.

2.Смещенный (Рисунок 6, б). После выхода на контрольную точку выполняется разворот для следования в направлении, отличающемся от обратного направления линии пути приближения на 30°, выполняется полет в течение установленного времени (на установленное расстояние), затем выполняется разворот на линию пути приближения.

3.Прямой (Рисунок 6, в). После выхода на контрольную точку полет выполняется согласно процедуре схемы ожидания

Дальнейший маневр захода на посадку производится в непосредственной близости к аэродрому и имеет целью подготовку самолета

квыполнению посадки. При визуальном заходе на посадку нормальным

является движение самолета по прямоугольному маршруту, представляющему сочетание отрезков прямых и разворотов на 900 - так называемый ” круг” (“ коробочка”). “ Круг” перед посадкой выполняется на определенной для каждого типа летательных аппаратов высоте (Рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема «круга» над аэродромом перед посадкой

До высоты 50 м должны быть выпущены закрылки (щитки), шасси, установлена необходимая скорость по траектории снижения и летчик должен быть убежден в точности расчета. С высоты 30 м летчик переносит взгляд на землю. Начинается выполнение первого этапа посадки - планирование.

3 Типовые профили полета военных самолетов

Бомбардировочная авиация - род боевой авиации, предназначенный для поражения наземных или морских объектов авиационными бомбами и ракетами. В зависимости от характера выполняемых задач и лётнотактических данных самолётов бомбардировочная авиация подразделяется на фронтовую и дальнюю (стратегическую).

Дальняя (стратегическая) бомбардировочная авиация применяется для самостоятельных действий по объектам глубокого тыла противника; фронтовая - для совместных действий с сухопутными войсками и в проводимых ВВС воздушных операциях. Профили полета двух родов бомбардировочной авиации значительно отличаются из-за разного их тактического применения.

Стратегическая авиация, является одним из компонентов стратегических ядерных сил, способна решать стратегические и оперативные задачи на континентальных и океанских (морских) театрах военных действий.

Основными задачами частей тяжелых бомбардировщиков в современной войне являются:

1.Поражение наиболее важных объектов в глубоком тылу противника;

2.Нарушение управления войсками;

3.Нарушение сухопутных и морских коммуникаций; ведение воздушной разведки.

Исходя из предназначения и решаемых задач объектами действия этих частей могут являться:

1.Базы и комплексы оперативно-стратегических ракет; важные энергетические и военно-промышленные объекты;

2.Авиационные и военно-морские базы;

3.Боевая техника и войска в районах сосредоточения;

4.Корабли-носители КРМБ и авианосцы;

5.Командные пункты и радиолокационные посты, центры управления войсками, а также центры государственного управления.

Основным предназначением фронтовой бомбардировочной авиации является уничтожение объектов в оперативной глубине противника, т.е. на глубине 300-400 км от линии фронта. Она может действовать также в тактической и ближайшей оперативной глубине, решая задачи по авиационной поддержке Сухопутных войск. Основными задачами фронтовой бомбардировочной авиации будут:

1.Уничтожение средств массового поражения и средств их

доставки;

2.Поражение резервов противника;

3.Поражение средств управления войсками противника;

4.Содействие высадке своих десантов;

5.Воспрепятствование маневрам противника.

Исходя из предназначения, основными объектами ударов для фронтовой бомбардировочной авиации следует считать:

1.Аэродромы и самолеты на них;

2.Ракетные установки на позициях;

3.Резервы в районах сосредоточения и на марше;

4.Узлы железнодорожных станций, крупные мосты, переправы, морские и речные порты;

5.Склады и базы снабжения;

6.Пункты управления и радиолокационные посты.

Уникальность бомбардировочной авиации как рода авиации в том, что она может применять как обычное, так и ядерное оружие, поражать объекты и войска с использованием управляемых и неуправляемых авиационных средств (ракеты, бомбы и т. д.), в кратчайшие сроки концентрировать усилия на важнейших направлениях и наносить удары по противнику днем и ночью в любых метеоусловиях.

Основными участками полета как стратегического, так и фронтового бомбардировщика являются участок набора высоты, участок крейсерского полета с минимальным расходом топлива, участок прохождения зоны ПВО противника, участок выхода на высоту бомбометания и участок снижения высоты и приземления.

Программа набора высоты обеспечивает наиболее экономичный подъем.. В отличии от самолетов-истребителей угол набора является более пологим, что объясняется меньшей тяговооруженностью самолета, и необходимостью экономии топлива для увеличении дальности полета. По своим показателям режим набора высоты близок к теоретически идеальным программам, но более проста в реализации и удобна для контроля летчиком бомбардировщика.

Высота полета на крейсерском режиме определяется минимальным километровым расходом топлива для увеличения радиуса действия стратегического бомбардировщика. Так как по мере полета полный вес самолета уменьшается по мере выработки топлива, то высота оптимального полете с течением времени увеличивается.

Таким образом, полет на оптимальном режиме должен происходить при неизменном (оптимальном) числе М с постепенным увеличением высоты по мере облегчения самолета. Такой полет называют обычно полетом «по потолкам» (Рисунок 8), хотя он на самом деле происходит несколько ниже статического потолка. Таким образом летчик должен выдерживать определенную вертикальную скорость. Так как она очень мала (порядка 250 м на 1 час полета), то для удобства управления летательным аппаратом постоянной поддерживается истинная скорость Mист, а высота изменяется по мере опустошения баков, поддерживая режим полета с минимальным километровым расходом топлива для увеличения дальности полета.

Рисунок 8 – Полет по потолкам

Преодоление ПВО противника представляет собой наиболее сложный и энергозатратный участок полета самолета. Существует два основных режима преодоления ПВО – полет на максимальной высоте со сверхзвуковой скоростью или полет на малой высоте с огибанием рельефа местности.

При режиме полета на максимальной высоте профиль стратегического бомбардировщика Ту-160 состоит из следующих участков: I – набор высоты, II – крейсерский полет по статическому потолку (H = 11000-12000 метров, V = 917 км/ч (0,77M)) , III – собственно участок полета на максимальной высоте со сверхзвуковой скоростью (H = 15000 метров, V = 2230 км/ч (1,87M)), IV – участок выхода на высоту бомбометания и V – участок снижения (Рисунок 9). Режим полет на большой высоте со сверхзвуковой скоростью характерен для больших стратегических бомбардировщиков.